氮肥和多环芳烃对农田土壤细菌群落的影响

氮肥是农业生产的重要保障,多环芳烃是广泛存在的环境污染物,它们可能共存于农田土壤中,对微生物群落产生影响。为探究施氮肥和多环芳烃污染叠加情况下的土壤微生物生态效应,采集农田土壤,设置添加尿素和苯并[a]蒽的组合处理,建立微宇宙进行培养。在测定硝态氮积累、土壤pH以及污染物矿化的基础上,结合定量PCR、高通量测序等方法,研究尿素和苯并[a]蒽对土壤细菌群落特征的影响。结果显示,尿素导致土壤中硝态氮的积累,显著增加了细菌氨单加氧酶基因(amo A)拷贝数,但对古菌amoA基因丰度的影响不明显;施用尿素导致土壤p H值降低,显著影响14个主要土壤细菌门中的10个,使得土壤细菌群落多样性显著下降,整体结构发生极大变化;相对于尿素而言,苯并[a]蒽84 d的矿化率为10%左右,长期作用下具有改变土壤微生物群落组成和结构的潜力;尿素对苯并[a]蒽的矿化未产生显著影响,但苯并[a]蒽对土壤中氨氧化古菌有抑制作用,抑制比例最高达63%。这些结果表明,尿素导致土壤中硝化微生物的富集,并通过降低p H而对微生物群落产生深远的影响,而苯并[a]蒽对土壤重要功能群和细菌总体群落有潜在的风险。该研究有助于阐明农田土壤中铵态氮肥和多环芳烃的复合生态效应,为揭示有机污染物和氮转化间的交互作用机制提供了科学依据。     

菠菜对柴油污染土壤中多环芳烃富集特征及健康风险评估

采用盆栽实验方法在不同程度多环芳烃(PAHs)污染土壤中种植菠菜(Spinacia oleracea),检测土壤和菠菜中16种PAHs含量及组成,分析了菠菜各部位中PAHs富集系数,并对不同年龄人群摄食菠菜的健康风险进行评估。结果表明,菠菜地上部和地下部中PAHs含量分别为72.8～516.9和153.4～1 101.6 ng·g-1,种植土壤与菠菜各部位中PAHs含量呈极显著正相关。菠菜各部位中3环和4环化合物质量分数较高,菠菜地上部中致癌PAHs占比在5.4%～30.6%范围内。菠菜地下部中PAHs富集系数高于地上部(P0.05)。儿童、成人和老年人食用柴油来源的PAHs污染土壤种植菠菜均存在终生致癌风险;成人和老年人食用PAHs重度污染土壤种植菠菜存在终生致癌风险;除成人外,其他人群食用PAHs轻度和中度污染土壤种植的菠菜不存在终生致癌风险。不同年龄人群食用柴油来源的PAHs污染土壤种植的菠菜,产生的终生致癌风险值高于其他土壤。     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物,主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧,易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质,化学结构稳定,能长期存在于自然环境,给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重,因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中,微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物,并对多环芳烃的降解机理进行了探索,结果表明,微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应,而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性,使之容易被进一步降解。目前,微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复,且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物,对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述,讨论了影响微生物修复过程的因素,列举了常见的微生物修复相关技术,展望了今后的研究趋势。     

固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性,应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复,用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性,并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系.焦化厂污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为77.6%,沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为54.2%,焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显.焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30 d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性,各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制,说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况.     

污灌区重金属和多环芳烃复合污染及其对农田土壤微生物数量的影响

污水灌溉作为一种污水再利用的方式已得到广泛的应用,但该方式产生的污染不仅危害植物生长,而且可对土壤微生物生长和代谢产生明显不良影响。为了解污水灌溉对农田产生的复合污染及其对微生物数量的影响,以太原市小店污灌区农田土壤为研究对象,采用R语言程序系统研究了土壤中重金属和多环芳烃的污染水平及分布特征,并对不同复合污染程度下农田土壤中微生物数量的分布进行了分析。研究表明,小店污灌区污染因子对土壤质量的影响大于肥力因子,土壤污染程度的评价处于首要地位。用综合污染指数对农田土壤重金属污染进行评价,结果显示,污灌区中部分土壤重金属污染等级为轻度污染或警戒等级;以土壤环境质量(GB15618—2008)国家二级标准值作为评价标准,对多环芳烃污染进行对比分析,结果表明,约有34%的点位超准。不同复合污染程度下,污染土壤中细菌、真菌的数量与对照相比均呈显著下降趋势,且随着重金属和PAHs含量的增加,细菌、真菌数量逐渐减少,而放线菌数量随污染程度的增加在4月和7月与对照相比呈下降趋势,在10月份高于对照;此外,微生物总数随时间延长呈现先上升后下降的变化趋势,7月份达最大值。因此,在一定程度上,微生物数量变化可反映污灌区土壤重金属和多环芳烃复合污染胁迫下的土壤质量变化。     

土壤和地下水中多环芳烃生物降解研究进展

多环芳烃是一类普遍存在于环境中的难降解的危险性"三致"有机污染物。受污染的土壤和地下水中的多环芳烃,生物降解是其归宿的主要途径。研究表明,对于土壤中低分子量多环芳烃类化合物,微生物一般以唯一碳源方式代谢;而大多数细菌和真菌对四环或四环以上的多环芳烃的降解作用一般以共代谢方式开始。文章重点论述了多环芳烃的来源、降解多环芳烃的微生物、生物降解机理、影响生物降解的因素以及生物修复方法。认为今后的研究方向是高分子量多环芳烃的降解机理与降解途径,基因工程技术在多环芳烃生物降解方面的应用,以及生物表面活性剂产生的机理及其在实际处理中的应用等。     

深圳市室内大气多环芳烃的含量与组成

利用PUF大气被动采样技术,对深圳市室内大气多环芳烃(PAHs)进行了为期68周的连续观测.结果表明,深圳市室内大气PAHs主要以气态化合物为主,尤以菲的含量为最高.室内大气PAHs的含量范围为44.2395.4 ng·m-3,平均123.6 ng·m-3.不同场所的室内PAHs污染呈如下分布:ρ(工厂车间)>ρ(家居客厅)@ρ(办公环境),苯并[a]芘毒性质量浓度则为:ρ(工厂车间)>ρ(家居客厅)>ρ(办公环境).研究表明,工厂车间与家居办公环境中的PAHs来源不相尽同,认为办公环境中的PAHs污染主要来自户外的对流交换,而吸烟和厨房烹调是影响客厅PAHs含量的重要因素.总体来说,深圳地区室内大气PAHs污染较低,但工厂车间的PAHs污染及其健康危害值得关注.     

发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃降解的影响

运用泥浆反应法研究添加发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的影响.试验按水土比2:1制成泥浆反应器,设置对照、添加2.5%发酵牛粪和添加2.5%造纸干粉等3个处理,25～28℃摇床培养,分别于10、20、30 d采样测定土壤中多环芳烃降解菌的数量和多环芳烃含量.结果发现,所有处理土壤中多环芳烃的含量均随培养时间的延长而逐渐降低,而添加发酵牛粪和造纸干粉均有利于提高土壤中多环芳烃降解菌的数量,在培养30 d后土壤中多环芳烃的降解率分别从对照处理的19%显著提高到37%和35%(P<0.05).结果还发现,多环芳烃分环降解率随苯环数增加而下降,培养30 d后土壤中2环多环芳烃的降解率达95%以上,3环多环芳烃的降解率为50%左右,对照处理4～6环多环芳烃的降解率为7%～13%,而添加发酵牛粪和造纸干粉处理土壤中4～6环多环芳烃的降解率显著提高到21%～28%(P<0.05),但对2～3环多环芳烃的降解无明显影响,表明这两种物质对土壤中多环芳烃降解的影响关键在于促进高环多环芳烃降解菌的生长繁殖及降解活性.     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

新疆阿勒泰地区土壤中多环芳烃含量水平及来源解析

为了研究新疆阿勒泰地区土壤多环芳烃(PAHs)污染状况,于2018年10月对阿勒泰地区表层土壤进行采样,共采集样品14个,采用气相色谱-质谱仪(GC-MS 7890A-5975MSD Agilent)测定土壤样品中16种优控PAHs含量,并对其组成、分布及来源情况进行解析.结果 表明,阿勒泰地区表层土壤中∑16 PAH...     

微生物对土壤和沉积物吸附多环芳烃动力学的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附菲和苯并[a]芘(BaP)吸附动力学的影响.结果表明:枯草芽孢杆菌对菲与BaP都可进行生物降解,对菲的利用率明显要大于BaP;接种微生物的土壤与沉积物对菲和BaP的吸附动力曲线与仅有微生物吸附的结果相近似,表明多环芳烃的降低主要是由于微生物的利用造成的;接种微生物后沉积物与土壤对菲的吸附量明显增大,而对BaP的吸附却降低.     

张士灌区多环芳烃污染土壤的植物修复

以我国典型污灌区-沈阳张士污灌区某农田土壤为研究对象,进行了土壤中多环芳烃(PAHs)污染物种类与含量的调查研究,分析了PAHs的主要来源.同时,以13种牧草/草坪草为供试植物,开展PAHs污染土壤高效修复植物的筛选工作,修复周期约为80d.研究结果表明,张士灌区农田土壤受到严重污染,从土壤中分析检测到USEPA 16种PAHs中的13种,含量达2 294 μh·kg-1(干重),远高于荷兰农业土壤的PAHs标准.盆栽试验结果表明,不同植物对土壤中PAHs的去除效果不同,紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、黑麦草(Lolium perenne L)、巴林(Poa pratenstis L.)、高羊茅(Festuca data.Kengex E.Alexeev)和白三叶草(Trrifolium repens L.)等植物对土壤中PAHs去除效果较好,适合用于张士灌区农田土壤的修复与治理.     

污灌区农田土壤多环芳烃污染及风险评价

污灌区农田土壤可能受到多环芳烃(PAHs)的严重污染.本文以山西省黎城污灌区为研究对象,对其中农田土壤中16种优控PAHs的含量水平、组成特征以及风险进行分析和评价.结果表明,该污灌区农田土壤中PAHs总含量范围为16.03—1320.95 ng·g~(-1),平均值为226.74 ng·g~(-1).土壤中PAHs以4—6环的PAHs为主,占总量的61%.风险评价结果显示该区域有40%的样品受到污染,其中重度、中度和轻微污染所占比例分别为2.9%、2.9%和34.3%.健康风险评价结果显示,该区域已具有潜在的致癌风险.从污染评价结果以及与山西省内其它区域农田土壤多环芳烃含量比较来看,研究区土壤已经受到PAHs不同程度的污染.在未来环境管理和控制过程中应采取有效措施,以保护人体健康和生态环境安全.     

生活垃圾堆填区周边农田土壤中多环芳烃的污染特征

土壤多环芳烃(PAHs)的污染日益受到关注,PAHs是垃圾渗滤液中的主要有害成分之一.以苏北某市城郊结合部露天垃圾堆放场为对象,采用高效液相色谱法分析周边农田土壤中16种PAHs的含量特征及分布规律.结果表明,垃圾场周边农田土壤PAHs含量总体表现为随距垃圾堆体的距离增大而降低的趋势.土壤中PAHs总量(平均值为1 208.5μg·kg-1)明显高于未污染土壤(509.25μg·kg-1),其中显著提高了土壤中难降解、难挥发的4环芳烃的含量,按照欧洲农业土壤PAHs含量与分布标准,达到中等或中等以上PAHs污染水平,说明垃圾堆填场周边农田土壤存在PAHs的污染风险.     

丛枝菌根真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃污染土壤的影响

通过温室盆栽试验,研究接种土著与外源丛枝菌根(AM)真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的影响.结果表明,接种外源AM真菌--苏格兰球囊霉(Glomus caledonium)36号能够显著提高紫花苜蓿和黑麦草的AM真菌侵染率并促进植物生长,而接种土著菌剂或土著菌剂与36号菌剂双接种对AM真菌侵染和植物生长无促进作用,甚至降低了黑麦草苗期的AM真菌侵染率.种植紫花苜蓿和黑麦草促进了土壤中PAHs的降解,这2种植物接种36号菌剂的处理60天时土壤PAHs降解率分别达42.3%和41.1%,说明36号菌剂可以显著提高植物修复效率,而接种土著菌剂对修复作用无显著影响,土著菌剂与36号菌剂双接种对紫花苜蓿的修复效果也无显著影响,但60天时显著提高黑麦草的修复效率.土壤中PAHs降解率与植物根系的AM真菌侵染率呈显著正相关关系(P<0.05),表明AM真菌侵染可以提高紫花苜蓿与黑麦草对PAHs污染土壤的修复效率.     

蚯蚓驱动的滨海盐碱农田土壤中多环芳烃生物降解的机制研究

滨海盐碱地是中国重要的耕地资源,而人类活动等加重了滨海盐碱地的多环芳烃（PAHs）污染。微生物降解是去除土壤PAHs污染的重要手段。外源微生物的低环境适应性限制了其实际应用,诱导强化土著微生物原位修复具有重要意义。以较难降解的三环芳烃-蒽为多环芳烃代表,湛江市轻度滨海盐碱土为污染研究对象,赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）为受试生物,设置4组处理（灭菌对照,SS;灭菌土壤加蚯蚓,SE;自然对照,OS;自然土壤加蚯蚓,OE）。比较不同时间段各处理土壤中蒽的降解效率、理化性质和培养结束时土壤微生物群落结构,明确蚯蚓对粤西地区滨海农田土壤蒽降解的强化效果、降解功能微生物种群和关键环境因子的贡献率。结果表明：蚯蚓能够影响滨海盐碱土壤中蒽的降解,并且加速其降解。在OS中蒽降解率为40.7%,而SS中蒽的降解率仅为17.7%。土壤中蒽的降解以生物降解为主（23.0%）,而不是非生物降解（17.7%）。OE处理的降解效率最高为62.1%,SE处理的降解效率为50.4%。蚯蚓强化非生物降解和肠道菌群作用共同的效果（32.7%）高于蚯蚓强化土著微生物降解的效果（21.4%）。同时,蚯蚓影响了土...     

武汉市远城区农田土壤中多环芳烃的分布特征、来源和风险评价

采用加速溶剂萃取-高效液相色谱法测定了武汉市6个远城区(蔡甸、东西湖、汉南、黄陂、江夏、新洲)农田土壤样品中16种多环芳烃(PAHs)的含量.结果表明,研究区土壤中16种PAHs总量范围为12.86—876.82μg·kg-1,平均含量为122.64μg·kg-1,土壤中PAHs以中高环PAHs为主.通过因子分析法和异构体比值法分析,研究区土壤中PAHs主要为化石燃烧来源(包括汽油燃烧和柴油燃烧)、生物质或煤炭燃烧来源.采用毒性当量评价方法对研究区土壤PAHs进行潜在致癌性分析,结果表明土壤中PAHs潜在致癌性较低.     

多环芳烃对不同类型稻田土壤硝化潜势及氨氧化微生物的影响

为揭示多环芳烃(PAHs)污染对我国不同区域稻田土壤氨氧化过程的影响,以8个省市的稻田土壤为研究对象,通过室内培养方式添加菲、荧蒽、苯并[a]蒽等3种PAHs进行28 d的培养实验,探究PAHs对不同土壤类型硝化潜势、氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)丰度和群落结构的影响.结果显示,8种土壤的理化性质、PAHs降解行为以及AOA和AOB菌群结构和丰度都有所差异,PAHs对硝化潜势的影响也表现为因土而异.PAHs显著抑制了黑龙江(黑土)、山西(褐土)、安徽(黄褐土)和湖南(黄壤)等4种土壤样品的硝化潜势(P 0.05),显著促进了四川(石灰性紫色土)的硝化潜势,而对北京(潮土)、河南(潮土)和重庆(中性紫色土)土壤则没有显著影响.荧光定量PCR分析amoA基因的丰度结果表明,在添加PAHs后,AOB的丰度显著增加,而AOA的丰度显著减少.相关性分析表明土壤AOA的丰度与硝化潜势的变化规律有显著相关性(P 0.05).除重庆和四川土壤外,PAHs的添加降低了AOA和AOB群落Shannon多样性指数.群落结构分析发现PAHs的添加促进了隶属于Nitrosospira cluster 3的AOB相对丰度增加,而隶属于Nitosomonas cluster 7的AOB相对丰度则降低;然而PAHs对AOA群落结构则没有显著影响.综上所述,PAHs污染可能通过改变土壤的氨氧化微生物的丰度和群落结构,进而在宏观上影响稻田土壤的硝化能力.(图7表3参46)     

模拟酸雨对工业污染场地表层土壤中多环芳烃释放的影响

通过工业污染场地表层土壤的模拟酸雨浸泡试验,分析了不同酸度的模拟酸雨浸泡前后土壤中有机质、EPA优先控制的16种多环芳烃含量和矿物质组成的变化.研究结果表明,酸雨浸泡前后土壤矿物相组成相似,主要以石英为主,只是在矿物组成的量上存在差别,浸泡后土壤中赤铁矿和粘土矿物的含量较浸泡前有所减少.模拟酸雨浸泡后土壤中有机质和多环芳烃均有不同程度的释放,酸雨pH值越小,释放量越大,且多环芳烃可能是随着有机质一起释放的;酸雨对土壤中不同性质多环芳烃释放的影响不同,对低环多环芳烃（环数≤3）释放的影响较大,对高环多环芳烃（环数≥4）影响较小.研究结果为理解在酸雨作用下工业污染场地土壤中多环芳烃的释放规律及土壤中多环芳烃稳定性研究提供一些科学依据.     

土壤和沉积物中的聚合有机质对多环芳烃分布和提取的影响

为了研究土壤和沉积物中凝聚型有机碳(碳黑、干酪根)的含量及其对多环芳烃(PAHs)分布和提取的影响,分别用三氟醋酸(TFA)和在375℃下通氧燃烧的方法从珠江三角洲2个污染土壤和5个河口沉积物样品中提取酸非水解有机碳(NHC)和碳黑(BC);用索氏抽提法和不同溶剂的加速溶剂萃取法(包括连续加速萃取法ASESum和标准溶剂萃取法ASESTD)抽提土壤和沉积物中的多环芳烃,并在不同温度梯度(25℃到150℃)下用水为溶剂加速溶剂萃取其水溶态.结果表明,1)NHC是珠江三角洲土壤和沉积物中总有机碳的重要组成部分,NHC碳明显高于BC碳,NHC和BC分别占土壤和沉积物中有机碳的25.6%￣73.8%和4.64%￣17.3%.2)3种有机溶剂(丙酮、甲苯1、甲苯2)连续抽提的PAHs含量是索氏抽提的2.11倍;5种ASE方法(丙酮、甲苯1、甲苯2、ASESum、ASESTD)提取的PAHs含量与NHC含量存在明显的相关性,而且比PAHs含量与BC或无定型有机碳(AOC)含量的相关性更明显.3)在不同温度梯度下水溶态PAHs浓度符合Van’tHoff方程.研究说明除了BC外,非水解有机碳对土壤和沉积物中PAHs的分布和提取具有重要影响.